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核破砕中性子源水銀標的容器の材料劣化評価に対する押込み試験技術の適用

Application of indentation technique to material degradation evaluation in the mercury target vessel for spallation neutron sources

涌井 隆  ; 斎藤 滋   ; 二川 正敏  

Wakui, Takashi; Saito, Shigeru; Futakawa, Masatoshi

J-PARCの核破砕中性子源水銀ターゲット容器の寿命を決定する主要な要因の一つは照射損傷である。使用済み容器の材料劣化を把握するため、使用済み容器の構造材料に対する押込み試験と数値実験による逆解析を用いた評価を行う予定である。照射量の異なる2種類のイオン照射材料に対して、この評価手法を適用した。照射量の増加に伴い、引張強度が増加し、全伸びが減少することが確認された。これらの傾向は、ばらつきを考慮した微小試験片の引張試験によって報告されている材料劣化挙動と同等である。さらに、容器は繰り返し熱負荷を受け、定格最大ビーム出力では容器の温度が140$$^{circ}$$Cを超えると推定されるため、温度上昇に伴う全伸びと照射材料の疲労強度の低下について検討した。

Irradiation damage is one of the main factors determining the lifetime of the mercury target vessel for spallation neutron source in J-PARC. To understand material degradation of the used vessels, it is planned to conduct an evaluation using inverse analyses with indentation tests on the structural materials of the used vessels and numerical experiments. This evaluation technique was applied to two kinds of ion-irradiated materials with different displacement damage doses, in which the irradiation condition was simulated. It could be confirmed that the ultimate strength increased, and the total elongation decreased with increasing irradiation. These trends are like the material degradation behaviors which have been reported by using small specimen's tensile tests.

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